一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了屬于能源新材料【技術(shù)領(lǐng)域】的一種納米太陽(yáng)能自清潔玻璃。本實(shí)用新型通過(guò)在玻璃基底上由玻璃基片向外依次設(shè)置了第一結(jié)合層SiO2薄膜、第二過(guò)渡層SiO2-TiO2薄膜、第三自清潔耐磨層石墨烯/TiO2薄膜。本實(shí)用新型制備的一種納米太陽(yáng)能自清潔玻璃可保持采光玻璃表面潔凈度和耐磨性，確保玻璃的光透過(guò)率，以提高太陽(yáng)能熱利用轉(zhuǎn)換效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于能源自清潔玻璃【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種納米太陽(yáng)能自清潔玻
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【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的日趨短缺及由此引發(fā)的一系列社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題，世界各國(guó)十分重視對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。太陽(yáng)能具有普遍、無(wú)害、巨大、長(zhǎng)久的特性，作為可再生可替代能源獲得了巨大的發(fā)展。玻璃材料因其良好的透過(guò)性能而成為太陽(yáng)能集熱器和光伏兩大支柱產(chǎn)業(yè)中不可或缺的重要材料。目前光熱、光電技術(shù)對(duì)太陽(yáng)能的利用效率達(dá)到很高的程度，光熱、光電其自身技術(shù)對(duì)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換利用效率已幾乎接近理論極限。在此基礎(chǔ)上，單純從轉(zhuǎn)換技術(shù)自身考慮，每提高一個(gè)百分點(diǎn)的能量轉(zhuǎn)換利用率都要付出昂貴成本，且困難重重。眾所周知，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用效率與太陽(yáng)光透過(guò)量成正比，而太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的戶外工作特性，采光玻璃蓋板一年四季都要經(jīng)受風(fēng)吹、日曬、雨淋及外界環(huán)境其他物質(zhì)的污染，并且玻璃表面因風(fēng)沙及固相污物的磨損而透過(guò)性降低，隨著使用時(shí)間的增加，太陽(yáng)光透過(guò)量會(huì)因玻璃表面污濁和磨損的加劇而大幅下降。研究發(fā)現(xiàn)如果太陽(yáng)能玻璃透過(guò)率增加5 %，太陽(yáng)能平板集熱器的效率將會(huì)提高6-10 %，光伏太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率將提高3-6%。簡(jiǎn)單依靠人工清潔，清潔周期較長(zhǎng)、維護(hù)成本巨大且清潔效果難以保證。因此，如何有效保持采光玻璃表面潔凈度和耐磨性以提高太陽(yáng)能熱利用轉(zhuǎn)換效率，是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種耐磨自清潔玻璃，通過(guò)設(shè)置耐磨自清潔薄膜來(lái)進(jìn)一步提高二氧化鈦薄膜的耐磨性，確保玻璃的光透過(guò)率和自清潔性，以提高太陽(yáng)能熱利用轉(zhuǎn)換效率。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，在玻璃基底上設(shè)置薄膜，其特征在于:該玻璃結(jié)構(gòu)由玻璃基底向外設(shè)置的薄膜依次為結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層，結(jié)合層材質(zhì)為3102薄膜，過(guò)渡層材質(zhì)為S12-T12薄膜，即S1jP T1 2混合材質(zhì)薄膜，自清潔耐磨層材質(zhì)為石墨烯/T12薄膜，即摻雜石墨烯的T1 2薄膜。
[0006]進(jìn)一步地，結(jié)合層設(shè)置在玻璃基底上，過(guò)渡層設(shè)置在結(jié)合層上，自清潔耐磨層設(shè)置在過(guò)渡層上。
[0007]進(jìn)一步地,結(jié)合層厚度為2?15nm,優(yōu)選8?15nm。
[0008]進(jìn)一步地，過(guò)渡層厚度為10?20nm，優(yōu)選15?20nm。
[0009]進(jìn)一步地，自清潔耐磨層厚度為5?18nm,優(yōu)選10?18nm。
[0010]進(jìn)一步地，玻璃基底、結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層構(gòu)成一個(gè)整體，結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層之間的化學(xué)成分與熱膨脹系數(shù)呈梯度變化，結(jié)合性強(qiáng)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供的納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，頂層石墨烯/T12薄膜因T12的光催化作用在太陽(yáng)光和雨水作用下就能維持玻璃表面清潔，具有自清潔的功能，加入石墨烯不僅提高了 T12薄膜的耐磨性，使得玻璃表面能保持透明，而且石墨烯的加入還能促進(jìn)打02的光催化性能。此外，與玻璃基體性能相近的5102薄膜以及S12-Ticy^膜過(guò)渡層具有與結(jié)合層與頂層自清潔耐磨層的成分梯度變化，使得玻璃基底與薄膜之間、薄膜與薄膜之間有很好的結(jié)合性。本實(shí)用新型提供的納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃有良好的透過(guò)率，可提高太陽(yáng)能熱利用轉(zhuǎn)換效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型提供的一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃示意圖；
[0013]圖中:
[0014]1-玻璃基底；2_結(jié)合層；3_過(guò)渡層；4_自清潔耐磨層。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例一
[0017]一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，在玻璃基底上設(shè)置薄膜，該玻璃結(jié)構(gòu)由玻璃基底向外設(shè)置的薄膜依次為:結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層，結(jié)合層材質(zhì)為S12薄膜，過(guò)渡層材質(zhì)為S12-T12薄膜，即S1jP T12混合材質(zhì)薄膜，自清潔耐磨層材質(zhì)為石墨烯/T1 2薄膜，即摻雜石墨烯的T12薄膜。結(jié)合層設(shè)置在玻璃基底上，過(guò)渡層設(shè)置在結(jié)合層上，自清潔耐磨層設(shè)置在過(guò)渡層上。所述玻璃基底、所述結(jié)合層、所述過(guò)渡層、所述自清潔耐磨層構(gòu)成一個(gè)整體，結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層之間的化學(xué)成分與熱膨脹系數(shù)呈梯度變化，結(jié)合性強(qiáng)。
[0018]進(jìn)一步給出，所述結(jié)合層2厚度為12nm,所述過(guò)渡層3厚度為18nm,所述自清潔耐磨層4厚度為12nm。
[0019]實(shí)施例二
[0020]一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，在玻璃基底上設(shè)置薄膜，該玻璃結(jié)構(gòu)由玻璃基底向外設(shè)置的薄膜依次為:結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層，結(jié)合層材質(zhì)為S12薄膜，過(guò)渡層材質(zhì)為S12-T12薄膜，即S1jP T12混合材質(zhì)薄膜，自清潔耐磨層材質(zhì)為石墨烯/T1 2薄膜，即摻雜石墨烯的T12薄膜。結(jié)合層設(shè)置在玻璃基底上，過(guò)渡層設(shè)置在結(jié)合層上，自清潔耐磨層設(shè)置在過(guò)渡層上。所述玻璃基底、所述結(jié)合層、所述過(guò)渡層、所述自清潔耐磨層構(gòu)成一個(gè)整體，結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層之間的化學(xué)成分與熱膨脹系數(shù)呈梯度變化，結(jié)合性強(qiáng)。
[0021]進(jìn)一步給出，所述結(jié)合層2厚度為2nm，所述過(guò)渡層3厚度為10nm，所述自清潔耐磨層4厚度為18nm。
[0022]實(shí)施例三
[0023]一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，在玻璃基底上設(shè)置薄膜，該玻璃結(jié)構(gòu)由玻璃基底向外設(shè)置的薄膜依次為:結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層，結(jié)合層材質(zhì)為S12薄膜，過(guò)渡層材質(zhì)為S12-T12薄膜，即S1jP T12混合材質(zhì)薄膜，自清潔耐磨層材質(zhì)為石墨烯/T1 2薄膜，即摻雜石墨烯的T12薄膜。結(jié)合層設(shè)置在玻璃基底上，過(guò)渡層設(shè)置在結(jié)合層上，自清潔耐磨層設(shè)置在過(guò)渡層上。所述玻璃基底、所述結(jié)合層、所述過(guò)渡層、所述自清潔耐磨層構(gòu)成一個(gè)整體，結(jié)合層、過(guò)渡層、自清潔耐磨層之間的化學(xué)成分與熱膨脹系數(shù)呈梯度變化，結(jié)合性強(qiáng)。
[0024]進(jìn)一步給出，所述結(jié)合層2厚度為15nm,所述過(guò)渡層3厚度為20nm,所述自清潔耐磨層4厚度為18nm。
[0025]本實(shí)用新型給出的納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃可采用如下方法制備:
[0026]采用溶膠凝膠法，分別制備S12溶膠鍍膜液、S1 2_Ti02溶膠鍍膜液、石墨烯/T1 2溶膠鍍膜液，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法在玻璃基體上涂覆了 S12薄膜結(jié)合層、S12-Ticy^膜過(guò)渡層、石墨烯/T12薄膜自清潔耐磨層，薄膜與薄膜、薄膜與玻璃基體之間有很好的結(jié)合性，有良好的透過(guò)率,玻璃具有很好的自清潔性能和耐磨性能。
[0027]所述玻璃為所述自清潔玻璃的基體，以普通鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃作為玻璃本體層，使用前必須進(jìn)行清洗,清洗先采用氨水、雙氧水和去離子水的混合溶液煮沸處理,其中,氨水、雙氧水和去離子水體積比為1: 2: 5，煮沸1min ;再采用鹽酸、雙氧水和去離子水的混合溶液煮沸處理，其中，鹽酸、雙氧水和去離子水體積比為1:1: 6，煮沸1min;最后用去離子水沖洗干凈。
[0028]所述S12薄膜結(jié)合層采用溶膠凝膠法制備，采用勻膠機(jī)將S12溶膠鍍膜液旋轉(zhuǎn)鍍膜于所述玻璃基體上；
[0029]所述S12-T12薄膜過(guò)渡層采用溶膠凝膠法制備，將配制的T1jP S1 2溶膠鍍膜液按打02和S1 2摩爾比為1:1?3:2進(jìn)行混合，然后攪拌配制出復(fù)合溶膠鍍膜液，采用勻膠機(jī)將S12-T12復(fù)合溶膠鍍膜液旋轉(zhuǎn)鍍膜于所述S1 2薄膜結(jié)合層上；
[0030]所述石墨烯/T12薄膜自清潔耐磨層采用溶膠凝膠法制備，稱(chēng)取石墨烯置入無(wú)水乙醇中，超聲30min，得到0.5g/L的棕黑色懸浮液，記為G0/Et0H。取100mlG0/Et0H溶液，將20ml酞酸丁酯逐滴加入G0/Et0H溶液，磁力攪拌20h，在加入1ml冰醋酸，繼續(xù)攪拌6h后加入4ml去離子水，得到石墨烯/T12溶膠鍍膜液，采用勻膠機(jī)將石墨烯/T1 2溶膠鍍膜液旋轉(zhuǎn)鍍膜于所述S12-T12薄膜過(guò)渡層上；
[0031]上述的旋轉(zhuǎn)鍍膜(制備緊貼玻璃基底的第一層S12薄膜結(jié)合層時(shí))先采用一級(jí)勻膠程序，再采用二級(jí)勻膠程序(制備第二層S12-T12薄膜過(guò)渡層和第三層石墨烯/T1 2薄膜自清潔耐磨層時(shí))。一級(jí)勻膠程序采用轉(zhuǎn)速SOOrod/min，時(shí)間10s，二級(jí)勻膠程序采用轉(zhuǎn)速2000ix)d/min，時(shí)間30s。先旋涂S12溶膠鍍膜液，旋涂完畢后置于150°C的真空烘箱內(nèi)干燥30min，再置于箱式電阻爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速度升至400°C保溫lh，自然冷卻至室溫，再旋涂S12-T12溶膠鍍膜液，旋涂完畢后置于150°C的真空烘箱內(nèi)干燥30min，再置于箱式電阻爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速度升至400°C保溫lh，自然冷卻至室溫，最后旋涂石墨烯/T12溶膠鍍膜液，旋涂完畢后置于150°C的真空烘箱內(nèi)干燥30min，再置于箱式電阻爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速度升至450°C保溫2h，自然冷卻至室溫。
[0032]本實(shí)用新型的玻璃在光照的作用下即可分解附著玻璃表面上的污潰，同時(shí)所述石墨烯/T12薄膜自清潔耐磨層因很好的耐磨性，可以有效地避免因風(fēng)沙及固相污物的磨損而使玻璃的透過(guò)性降低并影響光催化效果，由此，可以有效地解決了自清潔玻璃的光透過(guò)性和自清潔功能遞減的問(wèn)題，保證所述自清潔玻璃的自清潔功能壽命，可以進(jìn)一步促進(jìn)太陽(yáng)能光伏玻璃的發(fā)展。
[0033]以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，在玻璃基底(I)上設(shè)置薄膜，其特征在于:該玻璃結(jié)構(gòu)由玻璃基底(I)向外設(shè)置的薄膜依次為:結(jié)合層(2)、過(guò)渡層(3)、自清潔耐磨層(4)，結(jié)合層(2)材質(zhì)為S12薄膜，過(guò)渡層(3)材質(zhì)為S12-T12薄膜，即S1 2和T1 2混合材質(zhì)薄膜，自清潔耐磨層(4)材質(zhì)為石墨烯/T12薄膜，即摻雜石墨烯的T12薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，其特征在于:所述結(jié)合層(2)設(shè)置在所述玻璃基底(I)上，所述過(guò)渡層(3)設(shè)置在所述結(jié)合層(2)上，所述自清潔耐磨層(4)設(shè)置在所述過(guò)渡層(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，其特征在于:所述結(jié)合層(2)厚度為2?15nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，其特征在于:所述過(guò)渡層(3)厚度為10?20nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，其特征在于:所述自清潔耐磨層⑷厚度為5?18nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，其特征在于:所述結(jié)合層(2)厚度為8?15nm，所述過(guò)渡層(3)厚度為15?20nm，所述自清潔耐磨層(4)厚度為10 ?18nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米太陽(yáng)能自清潔耐磨玻璃，其特征在于:所述玻璃基底(I)、所述結(jié)合層(2)、所述過(guò)渡層(3)、所述自清潔耐磨層(4)構(gòu)成一個(gè)整體，結(jié)合層(2)、過(guò)渡層(3)、自清潔耐磨層(4)之間的化學(xué)成分與熱膨脹系數(shù)呈梯度變化。
【文檔編號(hào)】B32B33/00GK204263656SQ201420696850
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】楊桂祥, 方志堅(jiān), 耿振搏, 張得全, 張雷, 柴媛, 付亞?wèn)| 申請(qǐng)人:天津耀皮工程玻璃有限公司